2016 Fiscal Year Annual Research Report
Microstructual Control Using High-Pressure Allotropy
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26220909
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
堀田 善治 九州大学, 工学研究院, 教授 (20173643)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
有田 誠 九州大学, 工学研究院, 助教 (30284540)
生駒 嘉史 九州大学, 工学研究院, 助教 (90315119)
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| Project Period (FY) |
2014-05-30 – 2019-03-31
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| Keywords | 結晶・組織制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
SPring-8の高輝度Ｘ線を使って高圧加工中やアニール中の相変態挙動をその場観察できるHPS装置を試作した。最高10tonまで荷重が付加でき、さらに、高圧を印加しながらひずみが導入でき、さらに高温中で使える仕様とした。試料としてはあらかじめ6GPaでHPT加工したω相を含む純Tiの試料を準備し、ω相からα相への逆変態挙動に及ぼす付与ひずみや温度の影響を調べた。BL04B1における単色X線を使った調査によると、HPT加工による事前ひずみ量が小さい場合は(回転数N=1のとき)、ω相の強い集合性が弱まりつつ、α相に逆変態が進行した。しかし、逆変態後のα相はもとのω相と特定方位関係にある状態にあった。中程度のひずみ導入では(回転数N=4のとき)、ω相からの逆変態後にα相の生成は均一となった。ひずみ導入が大量の場合は(回転数N=10のとき)、α相の生成は急激にしかもランダムに生じた。印加圧力の逆相変態に及ぼす影響については、さらなる調査が必要であるが、圧力印加とともに主要なピーク位置のシフトが起こった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
SPring-8の高高輝度X線を使用することで温度上昇によるω相からα相への逆変態挙動を知ることができた。HPT加工による事前ひずみが小さい場合は、ω相の集合組織が発達しており、母相α相と特定方位関係を持ちながら逆変態が生じた。これはω相とα相が特定の結晶方位関係にあることを示唆するもので、ω相の形成や消滅に関する重要な知見となるものである。また、事前ひずみが大きいとω相の生成は微細でランダム方位を有する微細結晶粒となり、逆変態を用いてα相の生地にω相を微細に分散できる可能性があることが示される。引張試験を行い、強度・延性を評価することで最適条件が分かるものと期待される。現在では、まだ圧力印加が十分できないことから、圧力印加状態でのひずみ導入に伴うα相からω相への変態挙動を知ることはできず、本年度の開発課題として残っている。また、Tiと同様に温度上昇に伴うSiやGeの半導体やZnOなどのセラミックスにおける逆変態挙動を知ることができ、次年度の研究で明らかにできるものと期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
SPring-8でのその場観察技術を活用して変態相の生成・消滅について調べ、そのメカニズムを明らかにする。純Tiをはじめ半導体やセラミックスの各種物質の特性との関係を明らかにする。TiやZrではこれまでω相への相変態に及ぼす因子を明らかにすることができたことから、強度や延性が向上できる最適条件の確立を目指す。これより、本研究が目標とする、添加元素を要しない、高圧相を利用した高強度・高延性を有する純Tiや純Zrが作製できるものと考える。SiやGeではドープ量を変え、さらに準安定相（Si-III）の金属的性質を利用して熱電特性に優れた半導体材料の作製を目指す。また、セラミックスでの高圧相がどこまで光触媒として有効利用できるかについてアルミナを対象に調査を進める。
関連の研究成果は随時学術論文や学会・研究会で発表するとともに、本年度も海外から関連の研究者を招聘し、国際ワークショップを開催する予定である。
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| Remarks |
堀田研究室ホームページ ：http://zaiko6.zaiko.kyushu-u.ac.jp/
九州大学巨大ひずみマテリアル国際研究センター：http://irc-gsam.kyushu-u.ac.jp/
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